不同種源金銀忍冬種子形態(tài)特征分析

王慶華，韓 彪，趙立軍，陳 瑩，劉繼龍，呂新民，王 軍，許存軍，劉恒毅，張繼良

（1.泰安市徂徠山林場，山東 泰安， 271000；2.暖溫帶林草種質(zhì)資源保存與利用國家林業(yè)和草原局重點實驗室/山東省林草種質(zhì)資源中心，山東 濟南 250102；3.山東省林業(yè)保護和發(fā)展服務(wù)中心；山東 濟南 250014；4.東明縣林業(yè)局，山東 菏澤 274500；5.曹縣林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，山東 菏澤 274400；6.濟南市林場，山東 濟南 250102；7.山東高速鴻林工程技術(shù)有限公司，山東 濟南 250102）

金銀忍冬Lonicera maackii (Rupr.) Maxim.屬忍冬科忍冬屬的落葉灌木，常用于園林綠化，花為優(yōu)良的蜜源，種子油可制肥皂，全株可供藥用，莖皮可制人造棉。金銀忍冬具有清熱解毒、抗氧化和提高免疫力等功效,被譽為“中藥之中的青霉素”[1,2]。金銀忍冬的野生資源比較豐富，可選育出不同用途的種質(zhì)資源進行開發(fā)利用[3]。

金銀忍冬的種子由種皮、胚、胚乳等結(jié)構(gòu)組成[4]，在其發(fā)育過程中，由于遺傳原因和環(huán)境條件，可能影響種子形態(tài)特征變化。病蟲害或采集種子時種子成熟度等多種原因[5]，也會影響種子形態(tài)特征和種子的發(fā)芽率。不同地理環(huán)境下植物生長過程經(jīng)過不斷的適應(yīng)性進化，其種子形態(tài)發(fā)生可遺傳性變異[6-7]。目前，金銀忍冬研究多集中在觀賞和藥用價值開發(fā)，對于野生金銀忍冬種質(zhì)資源鑒定評價研究較少，本文通過對不同自然分布區(qū)19 份野生金銀忍冬種子形態(tài)特征分析，旨在為金銀忍冬種質(zhì)資源鑒定和新品種開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

2020年9月，采集山西省晉中市和順縣鐵橋林場、臨汾市吉縣人祖山自然保護區(qū)；吉林省白山市露水河鎮(zhèn)永青林場、延邊朝鮮族自治州汪清縣沙金溝林場；黑龍江省伊春市大箐山縣涼水國家級自然保護區(qū)、豐林縣五營鎮(zhèn)豐林國家級自然保護區(qū)；陜西省寶雞市眉縣紅河谷國家森林公園；遼寧省本溪市新賓滿族自治縣夾皮溝等地野生金銀忍冬種子，每個地理種源使用GPS 進行定位。種子來源情況詳見表1。

表1 忍冬種子標本信息Table 1 Seeds pecimen information of Lonicera

1.2 試驗材料

在上述各地選擇生長健壯的金銀忍冬作為母樹，采集果實飽滿、成熟的種子，每份種子量大于300 粒，采集種子后立即送至設(shè)施保存庫進行種子清理和質(zhì)量檢驗，經(jīng)清理檢驗合格后的種子用于形態(tài)指標測定。

1.3 試驗方法

1.3.1 千粒重測定

在設(shè)施保存庫“15℃，15%RH”干燥間內(nèi)對種子進行測量。使用1/100 電子天平測定種子千粒重，每次取50 粒種子，3 組重復(fù)，最后計算平均千粒重。

1.3.2 種子掃描檢測

每份金銀忍冬種子隨機抽取20 粒，使用種子掃描儀（Epson/V700RHOTO）掃描種子表型數(shù)據(jù)。

1.3.3 種子X 光機檢測

每份種子隨機抽取20 粒進行X 光機（Faxitron）檢驗，觀測不同種源金銀忍冬種子的空癟、蟲蛀、腐爛等種子質(zhì)量情況。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

測定數(shù)據(jù)通過SPSS19.0 進行方差分析，采用Duncan’s 新復(fù)極差法進行差異顯著性檢測，用Excel 2003

和Origin8.5 完成對試驗數(shù)據(jù)的制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 金銀忍冬種子性狀的地區(qū)間變異

由表2可知，各群體種子長度的平均值為2.97～4.37 mm，其中，最大的是遼寧本溪市（BXS）群體，最小的為河南欒川縣（LCX）群體；各群體種子寬度的平均值 為2.21 ～2.9 mm，其 中 河 南 欒 川 縣（LCX）群體最小，遼寧本溪市（BXS）群體最大；長寬比的平均值為0.63～0.75 mm。最大的是河南欒川縣（LCX）群體，最小的是黑龍江尚志市（SZS）群體；種子千粒質(zhì)量差異最大，平均變幅為1.40～6.00 g，河南欒川縣（LCX）群體最小，吉林露水河（LSH）群體最大。山西和順縣（HSX）群體和陜西華陰市（HYS）群體種子長、種子寬、長寬比在6 個群體中均居中。

川矢聽了莊槐的翻譯，便收回軍刀，又嘰哩呱啦地說了一通。莊翻譯說：“刁隊長，太君要你自打五十耳光，向百里香閣下謝罪賠禮！”

表2 金銀忍冬種子的平均值和標準差Table 2 Average and standard deviation of Lonicera maackii seeds

2.2 金銀忍冬種子品質(zhì)分析

利用農(nóng)用X 光機對種子空癟率進行檢驗，相比傳統(tǒng)剪切檢驗的方法效率更高，準確度也更高，同時便于掌握蟲蛀、空癟等不同種源的金銀忍冬種子質(zhì)量情況。由表3可知，6 個種源的種子對比分析，河南欒川縣（LCX）種子空癟率、蟲蛀率均最高，分別為60%、15%；吉林露水河（LSH）種子空癟率最低，為10%，且總體飽滿率達到90%。空癟、蟲蛀、腐爛等不正常的種子用于播種或組織培養(yǎng)時，由于胚的結(jié)構(gòu)不發(fā)達或不完整，胚乳、子葉不發(fā)達，無法提供種子萌發(fā)所需的營養(yǎng)物質(zhì)，會直接影響種子的發(fā)芽率。不同種源的種子質(zhì)量存在明顯差異，一方面可能是由于采種年份和采種環(huán)境不同導(dǎo)致的差異，另一方面與不同種源種子本身特性有關(guān)，在種質(zhì)資源收集過程中應(yīng)予以重點關(guān)注。

表3 金銀忍冬種子品質(zhì)分析Table 3 Analysis of seed quality of Lonicera maackii Thunb

圖1 部分種子X 光機掃描圖像Figure 1 Seed X-ray machine scanning images

2.3 金銀忍冬種子性狀相關(guān)分析

由表4可知，金銀忍冬種子長和種子寬呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，種子長寬比與種子寬顯著正相關(guān)，二者關(guān)系緊密（R=0.506），種子的千粒重與種子長、長寬比之間的關(guān)系極顯著，千粒重與種子寬之間的關(guān)系不顯著。以上結(jié)果表明，金銀忍冬種子形狀和種子千粒重具有一定相關(guān)性，千粒重主要與種子長度相關(guān)。通過種子性狀相關(guān)性分析，可以對金銀忍冬種子形態(tài)進行初步預(yù)測，有利于種質(zhì)資源采集過程中快速選擇目標性狀的種子，達到精準采集種子的目的。

表4 金銀忍冬種子表型性狀的相關(guān)分析和差異顯著性檢驗Table 4 Correlation analysis and difference significance test of phenotypic characters of Lonicera maackii seeds

2.4 金銀忍冬群體種子表型變異多樣性

表型變異是植物遺傳變異最直接的表現(xiàn)形式，更是遺傳多樣性研究的重要內(nèi)容。通常分布范圍廣泛的樹種都具有豐富的表型變異，本研究以金銀忍冬群體種子為材料，通過對種子長、寬、長寬比、千粒重等表型性狀變異的分析，在一定程度上揭示了野生金銀忍冬群體遺傳多樣性差異。根據(jù)種子表型特征的聚類結(jié)果如圖2所示，可將6 個群體中劃分為4 組，山西和順縣和陜西華陰市群體聚為1 組，黑龍江尚志市和遼寧本溪市群體聚為1 組，吉林露水河、河南欒川縣群體分別為1 組。根據(jù)聚類結(jié)果顯示，陜西山西、黑龍江遼寧等地理區(qū)域較近的種子，形態(tài)特征也更為相似，這主要是受到當?shù)貧夂颦h(huán)境的長期影響導(dǎo)致的趨同變異。河南欒川、吉林露水河的種子表型性狀單獨聚類，一種可能是兩地存在引種交流，另外一種可能是金銀忍冬天然群體的地理變異規(guī)律遵循隨機變異模式，金銀忍冬種質(zhì)資源的遺傳多樣性為選育不同性狀的品種奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖2 金銀忍冬天然群體種子表型性狀聚類樹系圖Figure 2 Dendrogram of seed phenotypic characters clustering in natural population of Lonicera maackii seeds

3 結(jié)論

林木種子保存是林業(yè)種質(zhì)資源研究的基礎(chǔ)性工作[8,9]，種子千粒重可以作為檢測林草種子品質(zhì)的重要指標，一般而言，千粒重越大的種子品質(zhì)越好，天然分布的金銀忍冬群體中，吉林露水河、黑龍江尚志市千粒重較大，河南欒川縣、陜西華陰市群體千粒重較小。不同種源金銀忍冬種子的千粒重具有一定的地理變異模式，可能與分布區(qū)域的環(huán)境因素有關(guān)，如光照、溫度、降雨及海拔等因素相互作用，導(dǎo)致了不同群體的金銀忍冬種子千粒重的變異[10]。野生金銀忍冬種子X 光分析后發(fā)現(xiàn)空癟率較高，其次是存在蟲蛀、腐爛等現(xiàn)象，其中河南欒川縣空癟率最高，吉林露水河空癟率最低。種子空癟率與采種年份、采種環(huán)境和遺傳特性具有直接關(guān)系，不同地理區(qū)域種子空癟率存在顯著差異，為金銀忍冬種子采集區(qū)域選擇提供了參考依據(jù)。種子形態(tài)特征聚類分析將6 個群體的金銀忍冬分為4 個組群，結(jié)果顯示相似環(huán)境的種子形態(tài)既有一定的區(qū)域特征，又存在較大的隨機變異。以上結(jié)果表明，金銀忍冬種質(zhì)資源表型變異既受遺傳控制，也受環(huán)境因素的影響，表型多樣性是遺傳和環(huán)境共同影響的結(jié)果。然而表型變異中有多少遺傳成分可以被利用，需要進一步深入研究，下一步有必要選擇合適的分子標記開展金銀忍冬分子水平的變異分析，為有效保護金銀忍冬種質(zhì)資源提供理論依據(jù)。

金銀忍冬是集生態(tài)、園林、藥用于一體的多價值樹種，蘊含巨大的開發(fā)潛力。長期以來金銀忍冬的生境受人為干擾嚴重，再加上被掠奪式的采伐利用，使其一度處于瀕危狀態(tài)，保護野生金銀忍冬種質(zhì)資源與保持金銀忍冬遺傳多樣性將是未來重要的研究方向[11]，本研究中金銀忍冬的表型變異十分豐富，因此對于金銀忍冬的保護可以采取原地保存策略，建立金銀忍冬原地保護區(qū)，在保存金銀忍冬群體的同時要重視對群體內(nèi)不同個體的保存[12]。為有效開發(fā)利用金銀忍冬資源，還要結(jié)合異地保存策略，盡可能多的收集保存種質(zhì)資源，為金銀忍冬開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。